Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
AhpC-TSA
Пероксиредоксин.png
Структура AhpC, бактериального пероксиредоксина 2-цистеина из Salmonella typhimurium .
Идентификаторы
СимволAhpC-TSA
PfamPF00578
Клан пфамCL0172
ИнтерПроIPR000866
SCOP21prx / SCOPe / SUPFAM
OPM суперсемейство131
Белок OPM1xvw
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры
пероксиредоксин
Идентификаторы
Номер ЕС1.11.1.15
Количество CAS207137-51-7
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Пероксиредоксины ( Prxs , EC 1.11.1.15 ; HGNC корневого символ PRDX ) являются повсеместной семьей из антиоксидантный ферментов , которые также контролируют цитокин индуцированного пероксид уровней и , таким образом , опосредует передачу сигнала в клетках млекопитающих. [1] Члены семьи у людей - это PRDX1 , PRDX2 , PRDX3 , PRDX4 , PRDX5 и PRDX6.. Физиологическое значение пероксиредоксинов иллюстрируется их относительной распространенностью (пероксиредоксин 2 является одним из самых распространенных белков в эритроцитах после гемоглобина).

Классификация [ править ]

Prx исторически были разделены на три (механистических) класса:

  • Типичные 2-Cys Prxs
  • Атипичные 2-Cys Prxs и
  • 1-Cys Prxs.

Обозначение «1-Cys» и «2-Cys» Prxs было введено в 1994 году [2], поскольку было замечено, что из 22 последовательностей Prx, известных в то время, только один остаток Cys был абсолютно консервативным; это остаток в настоящее время признается в качестве (обязательно) перекисного цистеина, C P . Второй, полуконсервативный цистеин, отмеченный в то время, - это разделяющий цистеин, C R , который образует межсубъединичную дисульфидную связь с C P в широко распространенных и распространенных Prx, иногда называемых «типичными 2-Cys Prx». В конечном итоге было понято, что C R может находиться в нескольких положениях в различных членах семейства Prx, что привело к добавлению категории «атипичный 2-Cys Prx» (Prxs, для которых C R присутствует, но не в «типичном», первоначально идентифицированном положении).

Благодаря большому количеству информации, доступной в настоящее время о структурах и последовательностях Prx, теперь признается, что члены семейства делятся на шесть классов или подгрупп, обозначенных как Prx1 (по существу, синоним «типичного 2-Cys»), Prx5, Prx6, PrxQ, Tpx и Группы AhpE. В настоящее время признано, что наличие и расположение C R во всех 6 группах неоднородно. Таким образом, даже несмотря на то, что обозначение «1-Cys Prx» первоначально было связано с группой Prx6 на основании отсутствия C R в человеческом PrxVI, и многие члены группы Prx6, по-видимому, не имеют C R , существуют «1-Cys "члены всех подгрупп. Более того, C Rмогут быть расположены в 5 (известных) местах в структуре, давая либо межсубъединичную, либо внутрисубъединичную дисульфидную связь в окисленном белке (в зависимости от положения C R ). [3] В целях содействия выявлению новых членов и подгруппы , к которым они принадлежат, с возможностью поиска базы данных ( пероксиредоксин классификации INDEX ) , включая Prx последовательностей , идентифицированных из GenBank (январь 2008 г. по октябрь 2011 г.) был создан на основе анализа биоинформатики и публично доступен . [4]

Каталитический цикл [ править ]

Эти ферменты имеют один и тот же основной каталитический механизм, при котором окислительно-восстановительный цистеин (перекисный цистеин) в активном центре окисляется до сульфеновой кислоты пероксидным субстратом. [5] Рециркуляция сульфеновой кислоты обратно в тиол - вот что отличает три класса ферментов. 2-Cys-пероксиредоксины восстанавливаются тиолами, такими как тиоредоксины, тиоредоксин-подобные белки или, возможно, глутатионом , тогда как ферменты 1-Cys могут восстанавливаться аскорбиновой кислотой или глутатионом в присутствии GST -π. [6] Используя кристаллические структуры высокого разрешения, был получен подробный каталитический цикл для Prxs,[7], включая модель окислительно-восстановительного олигомерного состояния, предложенную для контроля активности ферментов. [8] Инактивация этих ферментов за счет чрезмерного окисления (также известного как гиперокисление) активного тиола до сульфиновой кислоты может быть обращена сульфиредоксином . [9]

Пероксиредоксины в бактериях часто называют алкилгидропероксидредуктазой (AhpC). [10] Другие названия включают тиолоспецифический антиоксидант (TSA) и тиоредоксинпероксидазу (TPx). [11]

Млекопитающие экспрессируют шесть пероксиредоксинов: [12]

  • Ферменты 1-Cys: PRDX6 (в группе Prx6)
  • 2-Cys ферменты: PRDX1 , PRDX2 , PRDX3 , PRDX4 (все четыре в группе Prx1) и PRDX5 (в группе Prx5)

Регулирование ферментов [ править ]

Пероксиредоксины могут регулироваться фосфорилированием , окислительно-восстановительным статусом, таким как сульфирование, [13] ацетилирование , нитрование , усечение и олигомеризация.

Функция [ править ]

Пероксиредоксин восстанавливается тиоредоксином (Trx) после восстановления пероксида водорода (H 2 O 2 ) в следующих реакциях: [14]

  • Prx (восстановленный) + H 2 O 2 → Prx (окисленный) + 2H 2 O
  • Prx (окисленный) + Trx (восстановленный) → Prx (восстановленный) + Trx (окисленный)

Окисленная форма Prx неактивна по своей редуктазной активности, но может функционировать как молекулярный шаперон [15], требуя пожертвования электронов от восстановленного Trx для восстановления его каталитической активности. [16]

Физиологическое значение пероксиредоксинов подтверждается их относительной распространенностью (одним из наиболее распространенных белков в эритроцитах после гемоглобина является пероксиредоксин 2 ), а также исследованиями на мышах с нокаутом . У мышей, лишенных пероксиредоксина 1 или 2, развивается тяжелая гемолитическая анемия, и они предрасположены к определенным видам гематопоэтического рака. Продолжительность жизни мышей с нокаутом пероксиредоксина 1 сокращается на 15%. [17] Мыши с нокаутом пероксиредоксина 6 жизнеспособны и не демонстрируют явных грубых патологий, но более чувствительны к определенным экзогенным источникам окислительного стресса, таким как гипероксия. [18] Пероксиредоксин 3(пероксиредоксин митохондриального матрикса) мыши с нокаутом жизнеспособны и не демонстрируют явной макроскопической патологии. Предполагается, что пероксиредоксины играют роль в передаче клеточных сигналов, регулируя уровни H 2 O 2 . [19]

Растительные 2-Cys пероксиредоксины посттрансляционно нацелены на хлоропласты [20], где они защищают фотосинтетическую мембрану от фотоокислительного повреждения. [21] Экспрессия ядерных генов зависит от передачи сигналов от хлоропласта к ядру и отвечает на фотосинтетические сигналы, такие как доступность акцепторов в фотосистеме II и ABA. [22]

Циркадные часы [ править ]

Пероксиредоксины участвуют в 24-часовых внутренних циркадных часах многих организмов. [23] [24] [25]

См. Также [ править ]

  • Каталаза
  • Окислительный стресс
  • Пероксидаза
  • Индекс классификации пероксиредоксина
  • Активные формы кислорода
  • Супероксиддисмутаза

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ри S, Чэ H, K Kim (2005). «Пероксиредоксины: исторический обзор и предварительный обзор новых механизмов и новых концепций в передаче сигналов в клетке». Free Radic Biol Med . 38 (12): 1543–52. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2005.02.026 . PMID  15917183 .
  2. ^ Чэ HZ, Робисона K, Poole LB, церковь G, Storz G, Рхи SG (1994). «Клонирование и секвенирование тиол-специфического антиоксиданта из мозга млекопитающих: алкилгидропероксидредуктаза и тиол-специфический антиоксидант определяют большое семейство антиоксидантных ферментов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (15): 7017–7021. Bibcode : 1994PNAS ... 91.7017C . DOI : 10.1073 / pnas.91.15.7017 . PMC 44329 . PMID 8041738 .  
  3. ^ Перкинс, Арден; Нельсон, Кимберли Дж .; Пастор, Дерек; Пул, Лесли Б.; Карплюс, П. Эндрю (2015-08-01). «Пероксиредоксины: защитники окислительного стресса и модуляторы пероксидной передачи сигналов» . Направления биохимических наук . 40 (8): 435–445. DOI : 10.1016 / j.tibs.2015.05.001 . ISSN 0968-0004 . PMC 4509974 . PMID 26067716 .   
  4. ^ Соито, Лаура; Уильямсон, Крис; Knutson, Stacy T .; Fetrow, Jacquelyn S .; Пул, Лесли Б.; Нельсон, Кимберли Дж. (01.01.2011). «PREX: Индекс классификации пероксиредоксина, база данных по подсемействам в разнообразном семействе пероксиредоксинов» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (выпуск базы данных): D332–337. DOI : 10.1093 / NAR / gkq1060 . ISSN 1362-4962 . PMC 3013668 . PMID 21036863 .   
  5. Перейти ↑ Claiborne A, Yeh JI, Mallett TC, Luba J, Crane EJ, Charrier V, Parsonage D (ноябрь 1999 г.). «Белок-сульфеновые кислоты: разнообразные роли маловероятного игрока в ферментативном катализе и окислительно-восстановительном регулировании». Биохимия . 38 (47): 15407–16. DOI : 10.1021 / bi992025k . PMID 10569923 . 
  6. Перейти ↑ Monteiro G, Horta BB, Pimenta DC, Augusto O, Netto LE (март 2007 г.). «Уменьшение пероксиредоксинов 1-Cys аскорбатом меняет парадигму тиол-специфических антиоксидантов, открывая еще одну функцию витамина С» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 104 (12): 4886–91. Bibcode : 2007PNAS..104.4886M . DOI : 10.1073 / pnas.0700481104 . PMC 1829234 . PMID 17360337 .  
  7. ^ Перкинс, Арден; Пастор, Дерек; Нельсон, Кимберли Дж .; Огба, О. Мадука; Чеонг, Пол Ха-Ён; Пул, Лесли Б.; Карплюс, П. Эндрю (2016-10-04). «Пероксиредоксиновый катализ при атомном разрешении» . Структура . 24 (10): 1668–1678. DOI : 10.1016 / j.str.2016.07.012 . ISSN 1878-4186 . PMC 5241139 . PMID 27594682 .   
  8. ^ Wood ZA, Шрёдер Е, Робин Харрис J, Poole LB (январь 2003). «Структура, механизм и регуляция пероксиредоксинов». Trends Biochem. Sci . 28 (1): 32–40. DOI : 10.1016 / S0968-0004 (02) 00003-8 . PMID 12517450 . 
  9. ^ Йонссон TJ, Lowther WT (2007). Белки восстановления пероксиредоксина . Подъячейка. Биохим . Субклеточная биохимия. 44 . С. 115–41. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-6051-9_6 . ISBN 978-1-4020-6050-2. PMC  2391273 . PMID  18084892 .
  10. Перейти ↑ Poole LB (январь 2005 г.). «Бактериальная защита против оксидантов: механистические особенности цистеиновых пероксидаз и их флавопротеинредуктаз». Arch. Биохим. Биофиз . 433 (1): 240–54. DOI : 10.1016 / j.abb.2004.09.006 . PMID 15581580 . 
  11. ↑ Chae HZ, Rhee SG (май 1994). «Тиол-специфический антиоксидант и гомология последовательностей различных белков с неизвестной функцией». БиоФакторы . 4 (3–4): 177–80. PMID 7916964 . 
  12. ↑ Kim SY, Jo HY, Kim MH, Cha YY, Choi SW, Shim JH, Kim TJ, Lee KY (ноябрь 2008 г.). «Н2О2-зависимое гиперокисление пероксиредоксина 6 (Prdx6) играет роль в клеточной токсичности через повышающую регуляцию активности iPLA2» . J. Biol. Chem . 283 (48): 33563–8. DOI : 10.1074 / jbc.M806578200 . PMC 2662274 . PMID 18826942 .  
  13. ^ Ву, C; Дай, Н; Ян, Л; Лю, Т; Cui, C; Чен, Т; Ли, Х (июль 2017 г.). «Сульфирование разрешающего цистеина в человеческом пероксиредоксине 1: комплексный анализ с помощью масс-спектрометрии» . Свободная радикальная биология и медицина . 108 : 785–792. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2017.04.341 . PMC 5564515 . PMID 28450148 .  
  14. ^ Ри SG, Kang SW, Chang TS, Jeong W, Kim K (июль 2001). «Пероксиредоксин, новое семейство пероксидаз» . IUBMB Life . 52 (1–2): 35–41. DOI : 10.1080 / 15216540252774748 . PMID 11795591 . 
  15. ^ Ву, C; Дай, Н; Ян, Л; Лю, Т; Cui, C; Чен, Т; Ли, Х (июль 2017 г.). «Сульфирование разрешающего цистеина в человеческом пероксиредоксине 1: комплексный анализ с помощью масс-спектрометрии» . Свободная радикальная биология и медицина . 108 : 785–792. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2017.04.341 . PMC 5564515 . PMID 28450148 .  
  16. ^ Пиллэй CS, Hofmeyr JH, Оливье Б.Г., Snoep JL, Ровер JM (январь 2009). «Ферменты или окислительно-восстановительные пары? Кинетика реакций тиоредоксина и глутаредоксина в контексте системной биологии». Биохим. Дж . 417 (1): 269–75. DOI : 10.1042 / BJ20080690 . PMID 18694397 . 
  17. Перейти ↑ Neumann CA, Krause DS, Carman CV, Das S, Dubey DP, Abraham JL, Bronson RT, Fujiwara Y, Orkin SH, Van Etten RA (июль 2003 г.). «Важная роль пероксиредоксина Prdx1 в антиоксидантной защите эритроцитов и подавлении опухолей» . Природа . 424 (6948): 561–5. Bibcode : 2003Natur.424..561N . DOI : 10,1038 / природа01819 . PMID 12891360 . 
  18. ^ Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Ричардсон A, Ван Remmen H (август 2007). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободный Радич. Биол. Med . 43 (4): 477–503. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2007.03.034 . PMID 17640558 . 
  19. ^ Ри SG, Kang SW, Jeong W, Chang TS, Ян KS, Woo HA (апрель 2005). «Функция внутриклеточного мессенджера перекиси водорода и ее регуляция пероксиредоксинами». Curr. Opin. Cell Biol . 17 (2): 183–9. DOI : 10.1016 / j.ceb.2005.02.004 . PMID 15780595 . 
  20. ^ Байера М, Dietz KJ (июль 1997). «Растительный 2-Cys пероксиредоксин BAS1 представляет собой кодируемый ядром белок хлоропласта: его экспрессионная регуляция, филогенетическое происхождение и значение для его специфической физиологической функции у растений» . Завод Дж . 12 (1): 179–90. DOI : 10.1046 / j.1365-313X.1997.12010179.x . PMID 9263459 . 
  21. ^ Baier М, Dietz КДж (апрель , 1999). «Защитная функция хлоропласта 2-цистеин пероксиредоксина в фотосинтезе. Данные трансгенного Arabidopsis» . Plant Physiol . 119 (4): 1407–14. DOI : 10.1104 / pp.119.4.1407 . PMC 32026 . PMID 10198100 .  
  22. ^ Байера M, Ströher E, Dietz KJ (август 2004). «Доступность акцептора в фотосистеме I и ABA контролируют ядерную экспрессию 2-Cys пероксиредоксина-A в Arabidopsis thaliana» . Physiol растительной клетки . 45 (8): 997–1006. DOI : 10.1093 / PCP / pch114 . PMID 15356325 . 
  23. ↑ Bass J, Takahashi JS (январь 2011 г.). «Циркадные ритмы: Редокс-редукс» . Природа . 469 (7331): 476–8. Bibcode : 2011Natur.469..476B . DOI : 10.1038 / 469476a . PMC 3760156 . PMID 21270881 . Краткое содержание - Новости науки .  
  24. ↑ O'Neill JS, Reddy AB (январь 2011 г.). «Циркадные часы в эритроцитах человека» . Природа . 469 (7331): 498–503. Bibcode : 2011Natur.469..498O . DOI : 10,1038 / природа09702 . PMC 3040566 . PMID 21270888 .  
  25. ^ O'Neill JS, ван Ooijen G, Dixon LE, Troein C, Corellou F, Bouget FY, Reddy AB, Миллар AJ (январь 2011). «Циркадные ритмы сохраняются без транскрипции в эукариотах» . Природа . 469 (7331): 554–8. Bibcode : 2011Natur.469..554O . DOI : 10,1038 / природа09654 . PMC 3040569 . PMID 21270895 .  
Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и InterPro : IPR000866